Косинцев В.И. и др. Основы проектирования химических производств

Подождите немного. Документ загружается.

16.09. Рекомендации по местам в технологической схеме устройства

блокировок и допустимое время для их срабатывания. Перечень огнегасящих

средств, рекомендации по пожаротушению, согласованные с ВНИИПО МВД

России. Виды пожаротушения (ручное, автоматическое), методы включения

автоматического пожаротушения.

16.10. Пожаро-, взрывоопасные и пирофорные свойства веществ, встре-

чающихся в производстве: пределы взрываемости, склонность к самовозго-

ранию, максимальное давление взрыва. Указанные величины должны быть

определены для всех агрегатных состояний веществ, а также смесей, встре-

чающихся в производстве. Рекомендации по применению известных взрыво-

подавляющих устройств. Категории и группы применяемых взрывоопасных

веществ. Рекомендуемые средства пожаротушения применительно к каждо-

му продукту. Наличие мест в производстве, где обязательно следует преду-

смотреть автоматическое пожаротушение.

16.11. Сведения о вредных веществах, образующихся при возможном

пожаре, и методы их обезвреживания.

16.12. Рекомендации по продолжительности рабочего дня в зависимости

от степени вредности условий труда. Допустимость труда женщин. Рекомен-

дации по медицинскому обследованию трудящихся. Наличие особо вредных

процессов, где работающим должен быть предоставлен дополнительный от-

пуск и специальное питание.

16.13. Рекомендации по безопасным методам и точкам отбора проб.

16.14. Рекомендации по защите от накопления и разрядов статического

электричества по веществам, не отраженным в справочной нормативной ли-

тературе.

Раздел 17. Указатель отчетов и рекомендуемой литературы по рас-

сматриваемой технологии производства

17.01. Перечень отчетов о работе опытных и полузаводских установок.

17.02. Перечень книг и статей в периодических изданиях, освещающих

вопросы данной технологии.

Исходные данные для проектирования оборудования типовых хи-

мико-технологических процессов

В основу оборудования положены два основных признака: характер

процесса, протекающего в химическом оборудовании, и общность конструк-

тивных форм, материалов, машиностроительной технологии.

По этим основным признакам номенклатура химического оборудования

делится на 15 основных групп, каждая из которых делится на типы и типо-

размеры.

Типовым технологическим процессом называется технологический про-

цесс изготовления группы изделий с общими технологическими и конструк-

тивными признаками. Его разрабатывают для изготовления в конкретных

производственных условиях изделия, которое является типовым представи-

телем данной группы изделий. К типовому представителю относят изделие,

изготовление которого требует наибольшего числа основных и вспомога-

тельных операций, характерных для изготовления изделий этой группы.

Группирование изделий (оборудования) по исходным конструктивно-

технологическим признакам является обязательным условием типизации

технологических процессов, способствующих внедрению наиболее прогрес-

сивных форм производства.

Основанное на научно-технических достижениях в области технологии

использование типовых технологических процессов сокращает сроки про-

мышленного освоения новых изделий, позволяет рационально использовать

материальные и трудовые ресурсы, а также создать банк данных, включаю-

щий исходную информацию для проектирования типовых химико-

технологических процессов и оборудования.

Перечень исходных данных для проектирования установок процес-

сов ректификации, перегонки, абсорбции

1. Рекомендации по методу разделения (простая перегонка, перегонка с

водяным паром, вакуумная ректификация или ректификация под давлением,

фракционирующая абсорбция, азеотропная или экстрактивная ректифика-

ция).

2. Состав исходной смеси (с указанием возможного диапазона измене-

ния состава). Состав дистиллята и кубового остатка.

3. Характеристика раствора, тип смеси (отклонение от идеальной смеси,

гомогенная, гетерогенная):

а) наличие азеотропных смесей и их характеристика (состав и темпера-

тура кипения);

б) влияние высоких температур, рН среды, содержания примесей в ис-

ходном сырье на стабильность смеси и отдельных компонентов.

Возможность образования твердых отложений, пирофорных соедине-

ний, взрывоопасных продуктов и т. п. Рекомендации по предотвращению

этих нежелательных явлений;

в) упругости пара компонентов или данные по парожидкостному равно-

весию (для идеальных растворов);

Влияние давления на величину коэффициента относительной летучести

ключевых компонентов (в тех случаях, когда условия разделения требуют

существенного изменения давления в колонне, например, ректификация под

вакуумом, повышенным давлением, разделение близко кипящих компонен-

тов);

г) плотность и вязкость компонентов в жидком состоянии при необхо-

димости теплоемкость и скрытая теплота испарения компонентов, а также

вязкость смеси компонентов в паровой фазе.

4. Рекомендации по выбору типа конструкций контактных устройств

(тарелок и насадок).

5. Высота насадки эквивалентная одной теоретической тарелке или КПД

тарелки при рабочих условиях, составы питания, дистиллята и кубового ос-

татка, рабочие флегмовые числа и число теоретических тарелок. В конкрет-

ных случаях объем материалов по п.5 уточняется научно-исследо-

вательскими организациями совместно с проектными организациями.

6. Особые требования по конструированию ректификационного агрегата

в случае полимеризации, выпадению твердых солей и т. п.

7. Данные для расчета материального и теплового баланса процессов

ректификации, перегонки, абсорбции.

Перечень исходных данных, необходимых для расчета и выбора

оборудования процессов фильтрации

1. Характеристика фильтруемой суспензии:

а) жидкая фаза: удельный вес, вязкость, температура кипения, токсич-

ность, взрывоопасность, температура кристаллизации и др.;

б) химический состав твердой фазы;

в) содержание твердой фазы в суспензии; соотношение фаз;

г) гранулометрический состав твердой фазы;

д) удельный вес твердой фазы;

е) характер частиц твердой фазы кристаллической или аморфной;

ж) скорость осаждения твердой фазы при отстаивании;

з) дополнительные сведения, характеризующие суспензии текучесть, ус-

ловия транспортировки по трубам и т. д.

2. Характеристика осадка:

а) мажущийся, липкий, плотный, рыхлый, легко отстающий от ткани,

склонный к растрескиванию во время вакуум фильтрации;

б) склонность к измельчению при транспортировке по трубопроводам, в

шнеках и т. д.;

в) насыпной вес осадка, содержание жидкой фазы в осадке ( в зависимо-

сти от способов фильтрации);

г) состав осадка до и после промывки.

3. Режим процесса фильтрации:

а) необходимость водных промывок или обработок другими жидкостя-

ми;

б) расход промывочной жидкости на один кг осадка, температура про-

мывочной жидкости, состав ее и рекомендации по использованию;

в) температура фильтрации;

г) общее время фильтрации и длительность одного цикла на том или

ином виде фильтровального оборудования опытной установки;

д) соображения по выбору современного, выпускающегося промышлен-

ностью фильтрующего агрегата;

е) толщина получаемого слоя осадка на фильтре (в случае, если реко-

мендуется вакуум-фильтр);

и) применяемая и рекомендуемая для фильтрации ткань, сетка или др.

пористый материал;

к) коррозионное воздействие среды на различные материалы и рекомен-

дуемый для фильтрации материал аппаратуры;

л) средства регенерации фильтрующей ткани (сетки).

Режим регенерации, через какое время должна проводиться регенерация.

Рекомендации по использованию регенерационных растворов.

Данные, необходимые для заполнения опросных листов

НИИХИММАШа и ГИДРОМАШа, кроме граф опросного листа, относящих-

ся к компетенции проектной организации.

Перечень исходных данных для расчета и выбора оборудования

выпарных установок

1. Начальная концентрация упариваемого раствора.

2. Конечная концентрация раствора.

3. Плотность растворов при рабочих концентрациях и температурах.

4. Вязкость растворов при рабочих концентрациях и температурах.

5. Склонность упариваемых растворов к разложению, осмолению, вспе-

ниванию и т. п. Рекомендации по предотвращению этих явлений.

6. Температура кипения и замерзания растворов.

7. Условия транспортировки сгущенного раствора, длительность работы

аппарата между чистками, промывками, при минимальных отложениях осад-

ков на теплообменной поверхности и т. п., способы удаления отложений по

данным опытной установки.

8. Ведется ли выпарка до выпадения кристаллов и какое при этом соот-

ношение твердое: жидкость, свойства пульпы (транспортабельность, ско-

рость осаждения кристаллов).

9. Рекомендации по выбору типа выпарной системы.

10. Рекомендации по выбору материалов аппаратуры и трубопроводов.

11. Рекомендации по обезвреживанию или утилизации сокового пара.

12. Рекомендации по выделению твердого вещества из упаренного рас-

твора.

13. Данные о стабильности компонентов в случае многократной их ре-

циркуляции в производственном цикле ( рециркуляция маточника).

14. Данные для расчета материального и теплового балансов выпарной

установки.

Перечень исходных данных, необходимых для проектирования про-

цесса сушки

1. Начальная влажность поступающего на сушку продукта.

2. Конечная влажность высушенного продукта.

3. Консистенция продукта (паста, порошок, брикет) до сушки и после

сушки.

4. Физико-химические свойства продукта до сушки и после сушки: угол

естественного откоса, способность к налипанию, слеживанию, сводообразо-

ванию, комкованию, соображения по абразивным свойствам и электролизуе-

мости, гранулометрический состав порошка с размерами частиц и насыпная

плотность, истинная плотность, химический состав, склонность продукта к

разложению, температура плавления, размягчения, разложения, склонность к

самовозгоранию.

5. Рекомендуемый тип сушилки.

6. Удельная производительность сушилки по готовому продукту. Опыт-

ные данные.

7. Рекомендуемый оптимальный режим сушки: температура, время пре-

бывания, среда, давление и др.

8. Состав загрязнения и рекомендации по очистке выбрасываемого воз-

духа.

9. Данные для расчета материального и теплового балансов сушки.

Перечень исходных данных для проектирования процессов кри-

сталлизации

1. Характеристика раствора, поступающего на кристаллизацию:

а) физико-химические свойства раствора, растворителя и растворенных

веществ: зависимость растворимости смеси веществ от температуры, плотно-

сти растворов с различным содержанием растворенных веществ, теплоемко-

сти раствора в зависимости от температуры и концентрации (при отсутствии

возможности расчета);

б) начальная концентрация растворенного вещества в растворе.

2. Температура процесса кристаллизации. Рекомендуемая скорость ох-

лаждения.

3. Теплота кристаллизации для новых веществ, по которым отсутствуют

данные в справочной литературе.

4. Характеристика получаемой суспензии:

а) размер кристаллов (гранулометрический состав);

б) твердость кристаллов;

в) способность измельчаться при перемешивании или перекачке насоса-

ми.

5. Время кристаллизации с учетом времени роста кристаллов для полу-

чения удовлетворительно фильтруемых суспензий.

6. Данные для расчета материального и теплового балансов кристалли-

зации.

Перечень исходных данных для проектирования технологических

узлов дозировки, смешения и размола

1. Физико-химические свойства компонентов, подаваемых в аппарат, и

их смесей: твердость, угол естественного откоса, способность слеживаться,

насыпная плотность, истинная плотность, теплоемкость, сыпучесть, темпера-

тура плавления и размягчения, вязкость (для жидких компонентов), а в слу-

чае необходимости пористость или сорбционная емкость.

2. Точность дозирования компонентов. Допустимые отклонения от за-

данного соотношения смеси.

Средние абсолютные и относительные погрешности распределения

компонентов в смеси.

3. Физическое состояние смеси после смесителя, необходимость размо-

ла, охлаждения и т. д.

4. Рекомендации по нагреванию или охлаждению смеси в процессе сме-

шения, оптимальный режим процесса.

5. Выделяемые в процессе перемешивания газы и пары. Наличие хими-

ческих процессов при перемешивании.

6. Необходимость измельчения компонентов в процессе смешения, раз-

мер частиц после смесителя.

7. Рекомендуемые типы смесителя и дозатора для данного процесса.

8. Данные о размолоспособности компонентов (твердость по шкале Мо-

оса, хрупкость, измельчаемость, способность размягчения, налипания и т. д.).

9. Рекомендуемые типы измельчителей на стадиях предварительного и

окончательного измельчения.

Данные о производительности рекомендуемых измельчителей для кон-

кретного материала и тонкость помола.

10. Рекомендации по транспортированию продуктов, в том числе по

пневмотранспорту:

а) рекомендуемые скорости пневмотранспортирования для каждого ма-

териала;

б) оптимальное соотношение твердого вещества и воздуха;

в) необходимость предварительного рыхления перед подачей продуктов

в пневмопровод;

г) тип питателя;

д) возможность образования статического электричества и взрывоопас-

ных концентраций в процессе пневмотранспорта;

е) материал пневмопровода;

ж) допускаемые радиусы и углы поворотов пневмопроводов, допусти-

мость создания горизонтальных участков пневмопровода и их допускаемая

протяженность.

11. Рекомендуемый вид тары для расфасовки готовой продукции.

Перечень исходных данных для проектирования установок терми-

ческого обезвреживания промстоков и кубовых остатков химических

производств

1. Характер промышленных стоков или кубовых остатков, подаваемых

на обезвреживание:

а) раствор, суспензия и т. д.;

б) нейтральные, кислые, щелочные;

в) склонность к полимеризации;

г) транспортабельность по трубам и рекомендации по выбору насосов;

д) вязкость, теплопроводность, теплоемкость, удельный вес;

е) элементный состав исходных продуктов.

2. Характеристика твердого осадка. Физико-химические свойства: тем-

пература плавления, возгонки, кипения, разложения, затвердевания. В случае

использования товарный вид, ГОСТ, ОСТ, ТУ, растворимость в воде.

3. Состав возможных продуктов, образующихся при термическом обез-

вреживании раствора или кубового остатка.

4. Коррозионные свойства раствора кубового остатка и рекомендации по

выбору материала и средств перекачки.

5. Токсичность исходных и вновь образующихся соединений, растворов

кубовых остатков и продуктов, полученных в результате термического обез-

вреживания.

Перечень данных для проектирования процессов электролиза

1. Характеристика электролита, поступающего на электролиз.

Физико-химические свойства раствора (плотность, растворимость, элек-

тропроводность, теплоемкость и т. д.).

2. Характеристика продуктов электролиза жидких и газообразных

(токсические свойства, взрывоопасные концентрации, плотность, раствори-

мость, теплоемкость и т. д.).

3. Рекомендуемая конструкция электролизера на основе проведенных

комплексных испытаний (сила тока, напряжение, плотность тока, выход по

току, конструктивные материалы анодов, катодов, диафрагмы, оптимальный

температурный режим, установочный чертеж электролизера).

4. Инструкции по монтажу и эксплуатации электролизера, в том числе

пуску, остановке.

5. Основные положения по технике безопасности и электрической безо-

пасности.

6. Удельные расходные коэффициенты.

7. Кривые зависимости показателей электролиза от плотности тока

(вольтаж, выход по току, расходы материалов и т. д.), для возможности вы-

явления оптимального режима в конкретных экономических условиях.

8. Инструкции по ремонту электролизеров и необходимые рекомендации

для проектирования ремонтных мастерских (замена диафрагм, анодная мас-

терская, пропитка, заливка стержней и т. п.).

9. Мероприятия по борьбе с токами утечки при прокладке трубопрово-

дов, отборе проб и т. п.

10. Рекомендуемые материалы для трубопроводов и арматуры.

11. Рекомендуемые приборы контроля, регулирования, дистанционного

управления, местные и вынесенные на щит и т. п.

12. Межремонтный пробег электролизера.

Материальный, тепловой, энергетический и эксергетический баланс

электролизера при принятых режимных условиях его работы.

2.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В СИСТЕМЕ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРА-ХИМИКА

Проектирование в системе подготовки инженера в области химической

технологии реализуется в два этапа.

Первый этап включает выполнение, как правило, в восьмом и девятом

семестрах курсового проекта, базирующегося на специальных учебных кур-

сах по технологии химических производств и на курсе «Оборудование и ос-

новы проектирования.

Второй этап – это дипломное проектирование, которое является заклю-

чительной квалификационной работой в системе подготовки инженера хими-

ка-технолога и выполняется в десятом семестре.

2.4.1. Курсовое проектирование

Курсовой проект – самостоятельная учебная работа, выполняемая под

руководством преподавателя и состоящая из графической части и расчетно-

пояснительной записки. Основными задачами и целями курсового проекти-

рования являются:

углубленное освоение и закрепление теоретических знаний;

формирование умения применять знания для решения прикладных за-

дач;

приобретение навыков и освоение методов проектирования и техниче-

ских расчетов;

подготовка к выполнению дипломного проекта и к самостоятельной

профессиональной деятельности.

В качестве тем для курсового проектирования студентам предлагается

выполнение проектов отдельных переделов и заводов, отражающих как со-

временное состояние химической промышленности, так и новые, перспек-

тивные проектно-технологические решения. Проект завода, как правило,

включает несколько переделов производства, связанных между собой общим

планом производственных корпусов и единой технологической схемой. К

выполнению таких проектов целесообразно привлекать несколько студентов,

каждый из которых единолично проектирует один из переделов, например

сырьевой цех, цех обжига клинкера, цех помола клинкера и сушки, отделение

упаковки и отгрузки цемента. Индивидуальное выполнение проектов отдель-

ных цехов нерационально, поскольку любой цех связан с другими цехами

общими материалами, транспортными средствами, складскими помещения-

ми, приемными устройствами и т. д., кроме того он не имеет завершенного

производства.

Варианты тем курсовых проектов могут быть связаны с типами заводов

в зависимости от способа производства (например, производство серной ки-

слоты контактным способом, завод сухого, мокрого и комбинированного

производства цемента). Наряду с различными типами химических заводов

варьируется количество технологических линий, а также исходные данные

для проектирования каждого из переделов производства. Так, например ис-

ходные данные для проектирования сырьевых отделений химических заводов

включают различные виды сырьевых материалов (сера или серный колчедан,

известняк, мел, корректирующие добавки или промышленные отходы и т. д.),

разное соотношение компонентов, а также особые условия добычи и достав-

ки сырья на завод. Исходные данные для проектирования цеха упаковки и

отгрузки готовой продукции включает различное соотношение (в процентах)

отгружаемого продукта в зависимости от вида транспортных средств, спосо-

бов расфасовки или упаковки.

Производительность проектируемого объекта может быть задана препо-

давателем или рассчитана студентом, исходя из паспортной производитель-

ности основного оборудования, количества технологических линий, вида

применяемого сырья и ассортимента выпускаемой продукции.

Задание на курсовой проект должно включать наименование вуза, фа-

культета, кафедры, номер курса, группы, фамилию студента, дату выдачи за-

дания, тему проекта, план аналитического обзора, перечень требуемых ин-

женерных расчетов и расчетов, выполняемых на ЭВМ, состав и объем графи-

ческой части проекта, список основной рекомендуемой литературы и срок

представления курсового проекта к защите. Задание подписывается руково-

дителем проекта.

Курсовой проект выполняется в течение времени, отведенного для этого

по учебному плану соответствующей дисциплины. Кафедра, ведущая курсо-

вое проектирование, должна обеспечить студентов методическими указания-

ми к курсовым проектам и работам. Перед началом работы над проектом

студент разрабатывает и согласовывает с руководителем календарный гра-

фик работы с указанием очередности и сроков выполнения отдельных эта-

пов.

Работы над курсовым проектом студент начинает с изучения литерату-

ры: учебников, специальной литературы и журнальных статей, что позволит

ему определить направление рационального решения поставленной задачи.

сбор материалов к курсовому проекту и выполнение отдельных его разделов

может входить в индивидуальное задание по общеинженерной или техноло-

гической практике.

Содержание курсового проекта. Курсовой проект состоит из графиче-

ской части и расчетно-пояснительной записки. Вместо графической части

может быть выполнен макет цеха (участка, аппарата и др.). Графическая

часть и пояснительная записка должны быть взаимосвязаны. Пояснительная

записка к курсовому проекту должна включать следующие разделы:

1. Титульный лист.

2. Задание на проектирование.

3. Содержание.

4. Введение.

5. Аналитический обзор.

6. Технологическая часть.

7. Инженерные расчеты.

8. Выводы по проекту.

9. Приложение.

10. Список литературы.

Во введении формулируются основные задачи отрасли и дается общая

характеристика проектируемого объекта в соответствии с полученным зада-

нием. Аналитический обзор содержит анализ состояния техники и техноло-

гии производства отрасли, относящейся к проектируемому объекту (как по

отечественным, так и по зарубежным данным). Технологическая часть со-

держит подробное описание и обоснование выбранной технологической схе-

мы с ее чертежом, выполненным на кальке или миллиметровке. Инженерные

расчеты включают материальные и тепловые расчеты, расчеты и выбор

вспомогательного оборудования с указанием его марок и основных техниче-

ских характеристик, технологические и технические расчеты, гидравличе-

ские, механические расчеты и т. д.

Применение элементов системы автоматизированного проектирования

при выполнении курсового проекта осуществляется по линии использования

ЭВМ для инженерных расчетов, а также автоматизированного черчения и

выбора технологических решений в системе САПР. Программы для ЭВМ,

использованные в курсовом проекте и разработанные студентом, должны

быть приведены в приложении к пояснительной записке.

2.4.2. Дипломное проектирование

Дипломное проектирование является заключительным этапом обучения

студента в вузе и имеет целью систематизацию и применение теоретических

знаний для решения поставленной научно-технической задачи, развития на-

выков самостоятельной инженерной работы, а также получения собственного

научно-прикладного результата. Дипломное проектирование может выпол-

няться в форме дипломного проекта, дипломной работы или дипломной ра-

боты-проекта.

Дипломный проект (выпускная квалификационная работа) представляет

собой самостоятельную законченную инженерную разработку технологиче-

ского процесса, обеспечивающего выпуск товарной продукции в объеме за-

вода (цеха, участка) или конструкции отдельных технологических агрегатов.

Дипломная работа представляет собой законченное научное исследова-

ние по решению одного из этапов отраслевой проблемы или конкретной за-

дачи, имеющих самостоятельное научное, практическое или учебно-

методическое значение.

Дипломная работа-проект представляет собой законченное научное ис-

следование, в котором решение конкретной научно-технической задачи со-

провождается ее инженерной проработкой, например в виде технологической